nghiên cứu các giải pháp thiết kế xây dựng nhà ở vùng gió bão

BỘ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ BỘ XÂY DỰNG


ĐỀ TÀI KHOA HỌC CÔNG NGHỆ
THEO NGHỊ ĐỊNH THƯ


BÁO CÁO TỔNG HỢP
KẾT QUẢ KHOA HỌC CÔNG NGHỆ ĐỀ TÀI:
NGHIÊN CỨU CÁC GIẢI PHÁP THIẾT KẾ
XÂY DỰNG NHÀ Ở VÙNG GIÓ BÃO


Cơ quan chủ trì đề tài: Viện Kiến trúc,Quy hoạch Đô thị và Nông thôn
Chủ nhiệm đề tài: TS.KTS Lê Thị Bích Thuận









9684

Hà Nội - 2012


27

MỞ ĐẦU
1. Sự cần thiết của đề tài:
Hiện nay, trên phạm vi toàn cầu, những nguy cơ về môi trường như ô
nhiễm, sự biến đổi khí hậu, năng lượng và tài nguyên, thảm thực vật cạn
kiệt đang diễn ra hết sức phức tạp, đe dọa hoạt động sống của con người.
Do vị trí địa lý và đặc điểm địa hình, Việt Nam phải chịu h
ầu hết các loại
thiên tai như: bão tố, lũ lụt, lốc xoáy Hàng năm, thiên tai đã cướp đi hàng
trăm sinh mạng và gây tổn thất nặng nề về kinh tế. Trong năm 2009 đã có 11
cơn bão và 4 áp thấp nhiệt đới hoạt động trên khu vực Biển Đông, trong đó có
6 cơn bão và một áp thấp nhiệt đới ảnh hưởng trực tiếp đến đất liền và hải đảo
nước ta: C
ơn bão số 4 (Soudeler) hoạt động từ ngày 10 đến 12/7/2009, ảnh
hưởng trực tiếp đến khu vực từ Quảng Ninh đến Hải Phòng với gió giật cấp 9;
cơn bão số 9 (Ketsana) hoạt động từ 23 đến 29/9 với gió mạnh giật cấp 13 -
14. Khu vực chịu ảnh hưởng trực tiếp là Quảng Nam - Quảng Ngãi. Năm
2010 là bão Côn Sơn,bão Chanthu, bão Mindulle Bão, lũ, lụt và động đất là
các loại hình thiên tai tác động trực tiế
p đến nhà cửa,các công trình xây dựng
và các kết cấu hạ tầng kỹ thuật khác ở cả nông thôn và thành thị.
Trong thời gian gần đây, Nhà nước cùng các cấp chính quyền đã rất nỗ
lực nhằm giúp đồng bào vùng bão từng bước thích nghi với các điều kiện tự
nhiên khắc nghiệt, giảm thiểu những thiệt hại về vật chất và con người,
nhưng để giảm thiểu rủi ro mộ
t cách hiệu quả ở Việt Nam thì cần tiến hành
đồng bộ những biện pháp từ công tác quy hoạch, thiết kế, xây dựng và các
giải pháp ứng xử hài hòa thân thiện với môi trường. Kinh nghiệm và bài học
thiết kế xây dựng nhà ở vùng gió bão trên thế giới đã có nhiều. Tuy nhiên do
điều kiện kinh tế và nguồn lực của chúng ta còn có giới hạn, đặc biệt là
những vùng khó khăn lại thường xuyên phải hứng chị

u thiên tai thì việc ứng
dụng các kinh nghiệm và tư duy trong mẫu thiết kế, tiêu chuẩn và quy trình
sao cho phù hợp nhất với hoàn cảnh kinh tế, xã hội, văn hóa của từng vùng

28
miền là điều hết sức cần thiết. Phải thực sự hiểu được đặc điểm của gió bão
tại mỗi vùng miền, các yếu tố mà một cơn bão ở Việt Nam tác động vào
công trình kiến trúc theo những cách thức khác nhau thì mới có được những
phương án triển khai tối ưu nhất. Xu thế tích cực hội nhập với thế giới đã và
đang làm cho không gian kinh tế, không gian xã hội thêm rộ
ng mở, theo đó
nhà ở tại Việt Nam có điều kiện tiếp cận với công nghệ, vật liệu, kỹ thuật,
phương pháp nghiên cứu mới. Muốn giải quyết một cách toàn diện vấn đề
xây dựng trong vùng gió bão cần phải có một chương trình nghiên cứu đồng
bộ trong đó lưu ý đến việc liên kết và hợp tác kỹ thuật với nước ngoài,đặc biệt
với Hợ
p Chủng Quốc Hoa Kỳ. Đây là nước có bờ biển dài và rất nhiều kinh
nghiệm trong việc xây nhà vùng gió bão.Việc học hỏi kinh nghiệm của các
nước đi trước, đi tắt đón đầu để nắm bắt công nghệ và kỹ thuật hiện đại là
hoàn toàn phù hợp với chủ trương phát triển của Nhà nước.
2. Phạm vi nghiên cứu và mục tiêu của đề tài:
Phạm vi nghiên cứu đề tài giớ
i hạn nghiên cứu nhà ở khu vực miền Trung.
Nghiên cứu khả năng ứng dụng những kiến thức, kinh nghiệm của bạn
về thiết kế nhà ở vùng gió bão vào điều kiện cụ thể của Việt Nam.
Đề xuất tài liệu hướng dẫn kỹ thuật thiết kế xây dựng nhà ở vùng gió
bão, nhằm phòng ngừa và giảm nhẹ các hoạt động của thiên tai, nhằm từng
bước t
ạo điều kiện cho người dân có chỗ ở tốt hơn, khắc phục tình trạng nhà ở
xây dựng kém chất lượng gây hậu quả nghiêm trọng.

3. Cơ sở pháp lý của đề tài:
Quyết định phê duyệt danh mục các nhiệm vụ hợp tác quốc tế về khoa
học công nghệ theo nghị định thư ngày 06/05/2008 của Bộ Khoa học và Công
nghệ.
Hợp đồng số 04/2009/HĐ-NĐ
T.BS ngày 01/06/2009 giữa liên Bộ Khoa
học và Công nghệ - Bộ Xây dựng với Viện Kiến trúc, Quy hoạch Đô thị và
Nông thôn.

29
CHƯƠNG 1. THỰC TRẠNG VÀ CÁC GIẢI PHÁP THIẾT KẾ XÂY
DỰNG NHÀ Ở VÙNG GIÓ BÃO TẠI MỘT SỐ NƯỚC CHÂU Á VÀ
HỢP CHỦNG QUỐC HOA KỲ (LẤY KINH NGHIỆM MỘT SỐ VÙNG
ĐẶC TRƯNG).
1.1. Thực trạng tình hình gió bão và kinh nghiệm xây dựng nhà ở
tại một số nước Châu Á.
1.1.1. Đặc điểm tự nhiên và xã hội.


Hình 1.1 : Vị trí địa lý Châu Á
Châu Á là khối lục địa khổng lồ nằm hoàn toàn trên bán cầu Bắc, có diện
tích trên 44,6 triệu km
2
chiếm khoảng 1/3 toàn bộ mặt đất. Lãnh thổ châu Á
kéo dài từ cực Bắc đến xích đạo, nằm giữa 4 châu lục: châu Phi ở phía Tây
Nam được nối liền bằng kênh đào Suez, châu Âu ở phía Tây Bắc, Bắc Mỹ của
châu Mỹ ở phía Đông Bắc và châu Úc ở phía Đông Nam.
Châu Á là châu lục có diện tích rộng lớn cộng với quá trình phát triển lâu
dài và cấu trúc địa chất phức tạp tạo nên địa hình rất đa dạ
ng. Trên lãnh thổ

châu Á có đầy đủ các dạng địa hình như: núi cao, cao nguyên và đồng bằng
rộng lớn, thung lũng rộng xen kẽ với các bồn địa kín khiến cho địa hình châu
lục bị chia cắt mạnh. Biển và đại dương ngoài việc bao quanh làm ranh giới,
nó còn có ảnh hưởng lớn tới điều kiện tự nhiên cũng như khí hậu của châu lục

30
nói chung và các quốc gia hải đảo và ven bờ nói riêng. Đặc biệt Thái Bình
Dương và Ấn Độ Dương rộng lớn tiếp giáp với châu Á, đây là một trong
những nguyên nhân chính gây ra hoàn lưu gió mùa phát triển và phân bố rộng
trên châu lục mà không châu lục nào khác trên thế giới bằng.
Châu Á là châu lục đông dân nhất trên thế giới tính đến năm 2005 là 3,92
tỉ người chiếm 60% dân số thế giới. Tuy nhiên sự phân bố dân cư trên châu
lục lại không đồng đều, nguyên nhân là do nhữ
ng điều kiện thuận lợi và khó
khăn của địa hình cũng như thời tiết. Cũng vì những nguyên nhân này mà
mức độ đô thị hóa nhìn chung cũng không đều giữa các nước. Châu Á đứng
đầu thế giới về số lượng các đô thị lớn. Trong những năm trở lại đây kinh tế
châu Á tiếp tục được đánh giá là phát triển năng động nhất so với các khu vực
khác trên th
ế giới.
1.1.2. Đặc điểm khí hậu, thủy văn.
Châu Á kéo dài từ Bắc Cực cho đến xích đạo, với dạng hình khối rộng
làm cho các vùng nội địa quanh năm chịu ảnh hưởng của khối lục địa khô, dễ
bị sưởi nóng và lạnh theo mùa. Do cấu tạo địa hình bị chia cắt mạnh, ảnh
hưởng đến lượng nhiệt và lượng mưa, và sự phân hóa khí hậu nên châu Á là
châu lục duy nhấ
t trên thế giới có đầy đủ các kiểu khí hậu gió mùa: gió mùa
xích đạo, gió mùa nhiệt đới, cận nhiệt đới và ôn đới.
Mùa đông

Mùa đông, trên toàn bộ châu Á đều có gió thổi từ lục địa ra biển. Thời
tiết khắp nơi khô và lạnh. Nhiệt độ giảm dần từ Nam lên Bắc và phần lớn lãnh
thổ dưới 0°C, chỉ có phần Hoa Nam, các bán đảo Trung Ấn, Ấn Độ, Arabia và
Tiểu Á có nhiệt độ trên 0°C. Các phần nội địa, nhất là Đông Siberi là nơi có
nhiệt độ trung bình thấp nhất, từ -30°C trở xuống.
Mùa hạ

Ở Nam Á, Đông Nam Á và Đông Á về mùa này có gió Tây Nam và
Đông Nam thổi từ biển vào được gọi là gió mùa mùa hạ. Ở Nam Á, Đông

31
Nam Á có gió mùa mùa hạ mang theo khối khí xích đạo nóng ẩm từ Ấn Độ
Dương tới, gây mưa lớn, nhất tại các sườn đón gió như Gaths Tây ở Ấn Độ,
Nam Himalaya, Tây Myanma, Tây Nam Campuchia Khối khí xích đạo có
thể xâm nhập xa về phía Bắc cho tới dãy Tần Lĩnh và trong nhiệt đới cũng
tiến theo cho đến tận chân núi Himalaya sau đó vòng lên phía Bắc cho tới
thung lũng sông Trường Giang. Do ảnh hưởng của không khí xích đạo, tất cả
khu vực nằ
m ở phía Nam trong nhiệt đới đều có thời tiết nóng, ẩm ướt và có
mưa nhiều. Ở Đông Á, nơi có gió mùa Đông Nam cũng mang theo khối khí
nhiệt đới và ôn đới hải dương từ Thái Bình Dương vào, cũng có mưa nhiều.
Tuy nhiên, do các dãy núi theo hướng Bắc-Nam nên gió mùa chỉ hạn chế
trong một dải không rộng, dọc theo phía Đông lục địa. Ngoài ra, ở các vùng
duyên hải Nam Á, Đông Nam Á và Đông Á về mùa hạ thường chịu ảnh
h
ưởng của áp thấp nhiệt đới và bão nhiệt đới. Các áp thấp nhiệt đới và bão
này thường được hình thành trong vịnh Bengal, vùng biển phía Đông Việt
Nam hoặc phía Đông Philippines, sau đó di chuyển sang phía Tây, đổ bộ vào
Đông Nam Ấn Độ, Bangladesh, một số vượt sang biển Ả Rập, đổ bộ sang bờ
Tây Ấn Độ và có thể sang tận bán đảo Arabia. Ở Đông Á, áp thấp nhiệt đới và

bão thường đi qua Philippines đến bờ Đ
ông Việt Nam, Đông Trung Quốc và
có thể tới cả bán đảo Triều Tiên và Nhật Bản. Chúng làm cho thời tiết nhiễu
loạn mạnh, có gió to, mưa lớn. Nhiều cơn bão gây tác hại lớn cho sản xuất
nông nghiệp, các công trình xây dựng và đời sống nhân dân vùng biển. Tóm
lại, với đặc điểm thời tiết khí hậu, thủy văn phức tạp. Châu Á là khu vực trên
thế giới chịu ảnh hưởng rất lớ
n về thời tiết. Hàng năm có hàng chục cơn bão
với sức tàn phá khác nhau , để lại những hậu quả nặng nề.
1.1.3. Thực trạng tình hình gió bão và kinh nghiệm xây dựng nhà ở tại
một số nước Châu Á
- Philippinnes:Mỗi năm có khoảng 20 trận bão lớn nhỏ đổ bộ vào các hòn
đảo của Philippines. Ủy ban phối hợp phòng chống thiên tai quốc gia

32
Philippines cho biết thiên tai ở nước này năm 2006 đã làm hơn 3.000 người
thiệt mạng và mất tích. Bốn cơn bão Cimarron, Durian, Sangxane và Utor từ
tháng 10 đến tháng 12 cùng các trận lở đất đã làm 1.312 người chết và 1.859
người mất tích. Mỗi năm 15 tỷ Peso được chi cho thiệt hại từ các thảm họa,
ước tính khoảng 300 triệu USD.
Durian
Với sức gió 150km/giờ và giật lên đến 185km/giờ, "siêu bão" Durian đã
tàn phá nặng nề khắp miền Trung và Bắc Philippines. Siêu bão này đ
ã thổi
bay đống đất đá của ngọn núi lửa Mayon, tạo ra lớp bùn đất che phủ những
ngôi làng xung quanh. Ở vùng này có hơn 500 ngôi làng và xóm nhỏ bị ảnh
hưởng bão Durian. Khoảng 305 trung tâm di tản được thiết lập lấy chỗ ăn ở
cho hàng ngàn người bị mất nhà cửa. Sau khi đổ bộ Philippines, bão Durian
đã giảm về cường độ. Tốc độ gió tối đa còn khoảng 150km/giờ và tiếp tục đi
về

phía Tây, tiến vào biển Đông của Việt Nam.
Utor
10/12/2006, siêu bão Utor đã quét qua đất nước Philippines với sức gió
mạnh, làm 6 người thiệt mạng và gây ảnh hướng tới hàng nghìn người khác.
Bão Utor là bão nhiệt đới cấp 2 với sức gió lên tới 150 km/giờ. Bãi cát trắng
nổi tiếng trên hòn đảo du lịch ở Boracay đã bị vùi lấp trong đống đất đá sau
một cơn gió mạnh làm giật tung các mái nhà và cây cối đổ ngổn ngang. Cơn
bão Utor là cơn bão thứ
5 đổ bộ vào đất nước Philipines kể từ tháng 9 / 2006.
Ketsana
Bão Ketsana ập tới, gây ra lụt lội tồi
tệ nhất trong vòng 42 năm ở khắp vạt
phía Bắc của quốc đảo này, nhấn chìm
nhiều quận ven sông của thủ đô Manila
trong biển nước. Giới chức Philippines
cho hay nhà của 2,3 triệu người bị ngập

Hình 1.2: Đường phố ở thủ đô
Manila biến thành sông

33
trong nước và 400.000 người đang cần sự giúp đỡ ở các trung tâm cứu trợ
được đóng ở các trường học, các tòa nhà công cộng và thậm chí là ở cả phủ
tổng thống. Theo Cơ quan dự báo khí tượng, lượng mưa đo được tại thủ đô
Manila khi cơn bão đổ vào là 424mm. Ít nhất 450.000 người bị ảnh hưởng,
trong đó khoảng 150.000 người mất nhà cửa.

Kinh nghiệm xây dựng tại thành phố Makati, Philippines.
Makati có nguy cơ rủi ro về thiên tai do thay đổi khí hậu gây ra cao xếp
thứ 7 trong số các thành phố Đông Nam Á. Makati là khu vực rất nhạy cảm
với những cơn bão thường xuyên xảy ra ở vùng biển Thái Bình Dương.







Các biện pháp thành phố áp dụng để phòng chống những tác hại do gió
bão gây ra:
+ Dự phòng những ngôi nhà an toàn cho những dân cư không chính
thức:di chuyển những dân cư không chính thức từ Makati đến Brgy,Kay Pian,
San Jose del Monte, Bulacan và những vùng lân cận, di chuyển 6.000 gia đình
sống ở những khu vực nguy hiểm đến vùng an toàn.

Hình 1.4: Hình ảnh các ngôi nhà
chìm tron
g

l
ũ.

Hình 1.3: Trận mưa tồi tệ nhất từ trước
tới nay tại Manila

Hình 1.5: Vùng nguy hiểm ở Makati và vùng an toàn
ở các thành phố lân cận

34
+ Nâng cấp hệ thống thoát nước để hỗ trợ cho sự kiểm soát và giảm
thiểu thiệt hại do lũ.







- Myanmar
: Bão Nargis
Cơn bão nhiệt đới Nargis hình thành
ngoài vịnh Bengal, tác động vào 5 khu vực
và tỉnh của Myanmar là Ayeyawaddy,
Yangon, Bago, Mon và Kayin trong hai
ngày 2 và 3/05/2008,trong đó Ayeyawaddy
và Yangon thiệt hại nặng nề nhất về người
và cơ sở hạ tầng.Bão Nargis là một xoáy
thuận nhiệt đới mạnh đổ bộ vào Myanmar
vào ngày 2 tháng 5 năm 2008,và là cơn
bão chết người nhất trong lịch sử
Myanmar.Số người chết được chính quyền
Myanma công bố chính thức đã được giảm đi rất nhiều so với thực tế vì họ

muốn tránh các phản ứng chính trị. Thiệt hại ước tính khoảng 10 tỷ USD. Các
nhân viên cứu trợ quốc tế kết luận thêm rằng 2 tới 3 triệu người mất nhà cửa,
tình trạng tồi tệ nhất trong lịch sử Miến Điện, ngang với trận sóng thần tại Ấn
Độ Dương năm 2004. Hàng nghìn ngôi nhà đã bị phá hủy; trong thị trấn
Labutta, truyền hình quốc gia cho biết 75% các công trình xây dựng đã sập và
20% bị tốc mái.

Hình1.6: Hệ thống thoát nước trước và sau khi cải tạo


Hình 1.7: Một số hình ảnh tàn phá
của cơn bão Nargis

35
1.2. Thực trạng tình hình gió bão và kinh nghiệm xây dựng nhà ở
tại Hợp Chủng Quốc Hoa Kỳ.
1.2.1. Vị trí địa lý và đặc điểm tình hình gió bão.
1.2.1.1. Vị trí địa lý.
Hoa Kỳ là Quốc gia có tổng diện tích lớn thứ tư trên thế giới. Hoa Kỳ
Lục địa trải dài từ Đại Tây Dương đến Thái Bình Dương và từ Canada đến
Mexico và Vịnh Mexico. Alaska là tiểu bang lớn nhất về diện tích, giáp Thái
Bình Dương và Bắc Băng Dương bị Canada chia cách khỏi Hoa Kỳ lục địa.
Hawaii gồm một chuỗi các đảo n
ằm trong Thái Bình Dương, phía tây nam
Bắc Mỹ. Puerto Rico, lãnh thổ quốc hải đông dân nhất và lớn nhất của Hoa
Kỳ, nằm trong đông bắc Caribbe. Trừ lãnh thổ Guam và phần cận tây nhất của
Alaska, hầu như tất cả Hoa Kỳ nằm trong tây bán cầu.
Vì Hoa Kỳ có diện tích lớn và có nhiều loại địa hình nên Hoa Kỳ gần
như có tất cả các loại khí hậu. Khí hậu ôn hòa có ở đa số các vùng, khí hậu
nhiệ

t đới ở Hawaii và miền nam Florida, khí hậu địa cực ở Alaska, khô hạn
trong Đại Bình nguyên phía tây kinh tuyến 100 độ, khí hậu hoang mạc ở Tây
nam, khí hậu Địa Trung Hải ở duyên hải California, và khô hạn ở Đại Bồn
địa.
1.2.1.2. Đặc điểm tình hình gió bão.
Hoa Kỳ là Quốc gia nằm trong vùng khí hậu khắc nghiệt nhất trên thế
giới. Mỗi năm, người Mỹ phải đối mặt với nhiều trận bão có kèm theo sét,
90% thả
m họa đều liên quan đến thời tiết, dẫn đến hàng trăm người chết và 14
tỉ $ thiệt hại do thảm họa gây ra hàng năm. Gió lớn: xuất hiện ở hầu hết các
bang của Mỹ, các loại gió lớn bao gồm:
+ Bão (gió cấp 8): Bão là trạng thái nhiễu động của khí quyển và là
một loại hình thời tiết cực trị. Những vùng có bão ở Mỹ là những vùng dọc
theo bờ biển Atlantic và vị
nh Mexico, Hawaii và địa hạt Poerto Rico, đảo
Virgin, Guam và American. Bão lớn có thể gây ra gió với tốc độ trên

36
150dặm/giờ. Bão gây ra cái chết của hàng ngàn người và gây thương tích cho
những cư dân sống ở vùng bờ biển Atlantic. Những cơn bão này cũng là
nguyên nhân của thiệt hại 5 tỉ đôla mỗi năm cho công trình ven biển.








+ Lốc xoáy: Lốc là những xoáy trong đó gió hoàn lưu nhỏ cỡ hàng

chục, hàng trăm mét. Lốc xoáy là những xoáy nhỏ cuốn lên, có trục thẳng
đứng, thường xảy ra khi khí quyển có sự nhiễu lo
ạn và về cơ bản là không thể
dự báo được. Nguyên nhân sinh gió lốc là dòng khí nóng bốc lên cao mạnh,
lốc có thể xuất hiện ở bất cứ phần nào của Mỹ, phổ biến ở những vùng quê
nơi tốc độ gió ở mức thấp. Trên 1000 người bị thương hoặc chết bởi lốc xoáy
hàng năm ở Mỹ và hàng trăm công trình bị làm hư hại hoặc phá hủy.









Hình 1.9: Hoạt động của lốc xoáy ở Mỹ

Hình 1.8: Những vùng bão, gió mạnh và lốc xoáy/ mưa đá

37
Từ rặng núi phía Đông của dãy Rocky đến bờ biển Atlantic, những cơn
bão nghiêm trọng có lịch sử nổi tiếng với khoảng 1.000 trận lốc xoáy mỗi
năm. Nói chung, các vùng có lốc xoáy và mưa đá là những vùng nằm giữa
rặng núi Rocky và rặng Appalachian, thêm với vùng đồng bằng ven biển của
Georgia, Carolinas, Virginia, những vùng mà lốc xoáy xuất hiện trong vòng
bán kính 25 dặm với tần suất trung bình 0.6 lần một năm hoặc hơn. Mặc dù
nh
ững vùng vừa miêu tả một phần trùng với những vùng có bão dọc bờ biển
Atlantic, sự dự phòng cho bão vẫn được ưu tiên trước dự phòng cho lốc xoáy

tại đó. Đó là vì những vùng đó dễ bị ảnh hưởng bởi bão hơn là lốc xoáy.
+ Mưa bão nghiêm trọng:
không chỉ gây ra lốc xoáy mà còn
gây ra gió giật với tốc độ 110
dặm/giờ. Nguy cơ mưa đá có thể
xảy ra kèm theo sấm ch
ớp phá hoại
ngoại thất của hàng ngàn công
trình hàng năm.
+ Thời tiết mùa đông khắc
nghiệt: ở một vài vùng của Mỹ,
gây hại nghiêm trọng cho kết cấu
của công trình (đặc biệt tuyết dày và lạnh). Vùng ở miền nam nước Mỹ cũng
là nơi chịu sự phá hoại nhất định liên quan đến thời tiết.
Ví dụ điển hình
: Louisiana, nơi xảy ra cơn bão Katrina lịch sử.
- Khí hậu: Phía Nam bang Louisiana nằm trong vùng khí hậu nóng, ẩm;
lượng mưa hàng năm trên 20 inches; nhiệt độ trung bình ngoài trời hàng tháng
duy trì ở mức trên 45 độ F. New Orleans có 265 ngày có nhiệt độ mát, 100
ngày có nhiệt độ nóng và lượng mưa trung bình năm là 62 inches. Đông Nam
Louisiana và khu vực bờ biển nằm trong khu vực có lượng mưa trung bình
năm cao (trên 60 inches). Phần còn lại của Louisiana nằm trong khu vực có

Hình 1.10: Bản đồ tốc độ gió thiết kế ở
đ
ị
a hình m
ở

38
lượng mưa trung bình năm cao (40-60 inches). Bắc Louisiana nằm trong vùng
khí hậu ẩm hỗn hợp với lượng mưa hàng năm trên 20 inches và nhiệt độ trung
bình ngoài trời của tất cả các tháng rơi xuống 45 độ hoặc thấp hơn trong suốt
mùa đông. Shreveport có lượng mưa trung bình năm là 46 inches.
- Nguy cơ gió bão: Những
vùng có nguy cơ gió bão của
Louisiana được thể hiện trong
biểu đồ hình 1.11. Nam Louisiana
nằm trong vùng bão. Càng gần
vịnh thì tốc độ gió càng l
ớn. Lốc
xoáy xảy ra khá thường xuyên ở
Nam Louisiana. Gió lớn có thể
gây ra một lực tác động lên công
trình bao gồm lực cắt tác động
lên liên kết tường và lực gây tốc
mái. Một ngôi nhà không có
chướng ngại che hay ở trong
vòng 1.500 feet gần bờ biển thì
dễ bị tổn thương gây ra bởi gió
thổi thẳng.







Hình 1.13: Sự biến mất của đất

ven biển (từ 1932-2030)

Hình 1.14: Bão Nam Louisiana, từ
1851-2004(1325 cơn bão)

Hình 1.11: Nguy cơ gió ở Nam Louisiana.

Hình 1.12:
Ng
u
y
cơ lụt ở Nam Louisiana.

39
Sự tăng cường kết cấu có thể cho phép những ngôi nhà chống đỡ với sức
mạnh của gió bão. Thay vì tăng cường toàn bộ kết cấu để chống lại gió bão,
một căn phòng an toàn được tăng cường đặc biệt có thể cung cấp một chỗ trú
ẩn một cách kinh tế hơn mà có thể đứng vững thậm chí khi ngôi nhà bị phá
hủy.
Bão Katrina là một cơn bão cực lớn
đã tàn phá miền
Đông Nam Hoa Kỳ và
đã trở thành thiên tai kinh khủng và tốn
kém nhất trong lịch sử Hoa Kỳ kể từ trận
động đất tại San Francisco năm 1906 đến
nay.
Khu vực chịu ảnh hưởng nặng nề
nhất là thành New Orleans. New Orleans,
là một thành phố đầy sức sống, phong
phú về lịch sử và văn hóa, nhưng đến

ngày 29/8/2005 thiên tai ập đến và thế
giới được chứng kiến, lần đầu tiên trong
lịch s
ử hiện đại, một thành phố bị biến
mất trong một đêm.
Do cường độ về mặt địa lý, Katrina
là một cơn bão cực lớn. New Orleans là
thành phố bị nước bao quanh, vịnh
Mêhicô ở phía Nam, hồ Pontchartrain ở
phía Bắc, và dòng sông Mississippi chảy
qua giữa thành phố. Được xây dựng ở
khu vực cửa lũ của sông ở vùng lòng
chảo có độ sâu 2,6m dưới mực nước
biển. Người dân thành phố
New Orleans

Hình 1.15: Bão Katrina ở
Mississippi

Hình 1.16: Hệ thống đê bao ngăn
lũ ở New Orleans


40
sống với hàng tỉ gallon nước trên đầu
họ.Chỉ một thứ có thể bảo vệ được thành
phố New Orleans, 1 tuyến phòng thủ duy
nhất có thể chống lại sức mạnh của cơn
bão Katrina; đó là bức tường ngăn lũ
được biết đến như hệ thống đê bao chạy

dài 350 dặm vòng quanh thành phố, kết
hợp với 10 trạm bơm lớn để giữ cho ph
ố
xá không bị ngập. Hệ thống này được
thiết kế nhằm bảo vệ thành phố trước
những cơn bão mạnh. Khi cơn bão lộ
diện các nhà khoa học đã thông báo với
tất cả mọi người rằng New Orleans sẽ bị
ngập lụt, 6h10 phút sang 29/08, Katrina
đổ bộ vào New Orleans với vận tốc gió
125mph tương đương 200 km/h. Do cơn
bão xoáy quanh từ phía đông thành phố
cho nên nước dâng tràn mực nước trong
các hồ
và kênh đã lên đến 3,5m; nước
tràn qua tuyến phòng thủ gây ra 5 vụ vỡ
đê,khiến hậu quả là hàng triệu tấn nước
tràn vào khu lòng chảo thành phố.Rất
nhiều người nghĩ rằng hệ thống đê bao
có thể bảo vệ được thành phố trước cơn
bão nhưng không phải vậy; chỉ sau 24h đồng hồ thiên tai đã cướp đi một nửa
thành phố, nhưng điều tồi t
ệ nhất là đến buổi chiều hôm thứ 2, 80% New
Orleans tức là 150 dặm vuông đã ngập chìm trong nước. Sau bão 43 ngày
một khung cảnh đổ nát trống vắng im lìm và tăm tối hiện lên, bão Katrina đã

Hình 1.17: New Orleans sau thảm
họa Katrina

Hình 1.18: Chiều sâu của nước lụt

tại thành phố New Orleans

Hình 1.19: Nam Louisiana - Thiệt
hại trên diện rộng sau bão Katrina

41
cướp đi sinh mạng của hơn 1300 con người, khiến hơn nửa triệu người mất
nhà cửa và thiệt hại trên 75 tỉ đô la. Đó là thảm họa thiên nhiên tồi tệ nhất mà
nước Mỹ từng phải gánh chịu.
Sau 3 tháng một cuộc điều tra pháp lý được xúc tiến, New Orleans cần
tìm ra sai lầm ở đâu, nguyên nhân tại sao hệ thống đê bao bị tàn phá như thế.
Xâu chuỗi các sự kiệ
n xảy ra vào những phút cuối cùng của cơn bão định
mệnh, trước khi tuyến phòng thủ bảo vệ New Orleans bị đánh gục, các nhà
khoa học vẫn chưa thể xác định được chính xác thời điểm tuyến phòng thủ bị
chọc thủng là lúc nào, lúc nước lũ đang lên hay khi lũ rút.
Hiểu được tại sao tuyến đê bao bị phá vỡ là điều quan trọng để xác định
xem thành phố New Orleans có được an toàn khi tái thiế
t lại hay không. Bằng
cách thu thập những chiếc đồng hồ, thống kê thời điểm ngừng chạy của những
chiếc đồng hồ này, họ đã xâu chuỗi được chính xác thời điểm tuyến phòng thủ
bị phá vỡ, đó là lúc trước thời điểm nước lũ lên đến đỉnh điểm. Nếu hệ thống
đê bị phá vỡ vào thời điể
m nước lũ đang lên chứng tỏ hệ thống đê này không
chịu nổi 1 trên bão, mặc dù hàng tỉ đô la đã được chi cho hệ thống đê bao này,
nhưng dường như New Orleans chưa lúc nào được an toàn. Các nhà khoa học
đã dự đoán được cơn bão, mực nước trong các kênh rạch, đường đi của nước
lũ nhưng không ai dự đoán được là tuyến phòng thủ lại bị phá vỡ. Thay vì
mực nước là 1,3m nh
ư dự đoán thì lại là một bức tường nước cao 6m khi

tuyến phòng thủ bị chọc thủng. Quá trình khảo sát cho thấy rằng cấu tạo địa
chất ở đây mềm nên khi các bức tường phải chịu áp lực của bão chúng bắt đầu
rung và sập. Khi thiết kế tuyến phòng thủ họ đã không tính đến điểm yếu địa
chất của khu vực này. Sự thất bạ
i của hệ thống đê có thể bị ngăn chặn nếu khi
thiết kế người ta quan tâm thích đáng hơn đến điều kiện địa chất ở nơi đây.
Còn trong trường hợp này móng đê được xây không sâu bằng đáy nước trong
các kênh, cho nên nước dễ tràn qua bên dưới hệ thống đê sang bên kia gây ra
vỡ đê.

42
1.2.2. Ảnh hưởng của gió bão lên nhà ở .
1.2.2.1. Các kiểu nhà trong vùng gió bão ở USA.






Nhà lift house: Hình 1.20
Nguyên tắc thiết kế chỉ đạo:
- Tính kinh tế:
• Những người xây nhà tự nguyện
• Sử dụng năng lượng hiệu quả
• Giảm giá thành trong quá trình sử dụng lâu dài
- Tính bền vững:
• Tính sinh thái
• Tính văn hóa
• Tính bền vững với gió bão và thời tiết nóng ẩm( mối mọt, ánh nắng, ẩm)
• Khả năng cơ

động














Hình 1.21: Biện pháp nâng nhà, bỏ trống tầng tầng 1

43

Hình 1.22: Các địa điểm xây dựng nhà Lift House ở Louisiana


Hình 1.23: Tác động của khí hậu (nóng ẩm) lên công trình

Hình 1.24: Ngôi nhà được xây dựng thích ứng với khí hậu

44
• Thiết kế thích ứng với khí hậu
Louisiana có khí hậu nóng ẩm, chịu tác động của 4 yếu tố:
1- Sự mục rữa
2- Mối
3- Ánh mặt trời / muối
4- Hơi nước
























Hình 1.25: Chi tiết giằng kim loại

Hình 1.26: Phương pháp đường truyền tải trọng liên tiếp

45
• Thiết kế chống lại tải trọng gió: Phương pháp đường truyền tải trọng
liên tiếp : là phương pháp xây dựng sử dụng hệ thống gỗ, mối nối kim loại,
chốt (như đinh và đinh vít) và tường bao để kết nối khung kết cấu của ngôi
nhà lại với nhau, nhờ đó củng cố khung kết cấu của ngôi nhà bằng cách tạo ra
đường truyền tả
i trọng liên tiếp bên trong ngôi nhà. Đường truyền tải trọng
liên tiếp giống như một chuỗi liên kết các bộ phận kết cấu từ móng đến mái.



Hình 1.27;1.28: Hình dạng mái để chống lại tải trọng gió

Hình 1.29: Giằng để chống lại lực ngang

46







Cửa panô gỗ: Trong cơn bão, sự bảo vệ để tránh những mảnh vụn bay
vào nhà và tránh những cơn gió lớn có thể gây tốc mái là rất cần thiết. Cửa
panô gỗ chống gió bão cần đáp ứng tiêu chí sau:
+ Cửa sổ phải được đóng chặt.
+ Chống những mảnh vụn bay.
+ Đóng và khóa cửa dễ và nhanh.
+ Có thể mở được từ
bên trong.
+ Đáp ứng tính kinh tế, được làm từ vật liệu sẵn có tại địa phương.
• Thiết kế chống lụt: Biện pháp nâng nhà, để trống tầng 1

• Thiết kế sử dụng hiệu quả năng lượng
+ Giảm bức xạ mặt trời:
. Mái đua lớn
. Cửa sổ phản xạ bức xạ mặt trời
. Đặt công trình theo hướng có lợi
. Trồng cây tạo bóng đổ
+ Giảm sự xâm nhập của không khí
+ Lớp vỏ được cách ly tốt

Hình 1.31: Biện pháp thi công nâng nhà để trống tầng 1

Phía ngoài Phía trong
Chốt cửa phía ngoài
Chốt
giữa




Hình 1.30: Cửa panô gỗ thiết kế chống gió bão

47
+ Điều tiết theo mùa.
. Sử dụng quạt trần

. Thiết kế thông gió xuyên phòng
. Khoảng sân có bóng đổ rộng









Hình 1.32: Một số dạng mặt bằng nhà sử dụng hiệu quả năng lượng














Hình 1.33: Thiết kế mái
đua ra chống nóng
Hình 1.34: Thiết kế không gian tầng áp
mái rộng tạo khoảng không cách nhiệt

Mặt bằng dạng 1
(1 phòng ngủ, 1-2 người
diện tích 45m
2
)

Mặt bằng dạng 2
(2 phòng ngủ, 3-4 người
diện tích 65m
2
)

Mặt bằng dạng 2
(2 phòng ngủ, 3-4 người
diện tích 65m
2
)
Hình 1.35: Sử dụng quạt trần để
thông gió

Hình 1.36: Cách ly cho lớp vỏ
công trình

48

Nhà lắp ghép
: Nhà lắp ghép
được xây từ những bộ phận làm sẵn,
một căn bếp hay phòng tắm hoàn
chỉnh có thể được đặt trước trong
nhà. Ván tường, khung nhà và các bộ
phận đúc sẵn của căn nhà được
chuyển từ nhà máy đến nơi xây dựng.
Tại nơi xây dựng, từng phần căn nhà
được đặt lên móng cố định. Không
giống nhà lưu động, nhà lắp ghép
phải tuân theo các quy định về
vị trí
xây dựng. Nhà lắp ghép được biết
đến với các tên gọi như Modular
house, factory-built, panelized, prefab
hay pre-fab. Nhiều kiến trúc sư đã
ứng phó với cơn bão lịch sử Katrina
bằng cách thiết kế những căn nhà cứu

Hình 1.38: Nhà Katrina Cottage loại
nhà 1 tầng hành lang trước, mái hiên
liền khối nhà chính

Hình 1.39: Nhà Katrina Cottage loại
nhà 1 tầng hành lang trước, mái hiên
tách
r
ờ
i kh
ố
i nhà chính

Hình 1.37: Đặt công trình theo hướng có lợi

49
trợ giá rẻ. Những căn nhà Katrina
Cottage trở thành giải pháp phổ biến
vì sự đơn giản và ấm cúng. Katrina
Cottage được phát triển bởi Marianne
Cusato và những kiến trúc sư hàng
đầu khác, bao gồm trúc sư nổi tiếng
Andres Duany. Sau này, nguyên mẫu
căn nhà rộng 308 feet do Cusato thiết
kế được nhiều kiến trúc sư và các
hãng xây dựng phỏng theo để tạo ra
hơn 20 phiên bản nhà khác nhau.
Katrina Cottage điển hình nhỏ gọn,
khoảng từ 500 feet vuông đế
n 1000
feet vuông (khoảng 45m
2
- 90m
2

).
Trong khi kích thước và sơ đồ tầng
lầu có thể khác nhau, Katrina Cottage
có nhiều điểm chung. Những căn nhà
xinh xắn đều là nhà tiền chế, được cấu trúc từ những tấm ghép được làm sẵn
từ nhà máy. Vì vậy, Katrina Cottage được xây khá nhanh và rất tiết kiệm.
Kiểu nhà này rất bền vững, đáp ứng được các quy định xây dựng quốc tế cũng
như hầu hết các yêu cầu ứng cứu khi bão lụ
t xảy ra.
Nhà Katrina Cottage thường có đặc điểm sau:
1- Chủ yếu là nhà một tầng
2- Hành lang phía trước
3- Những chi tiết:chống cột,
(công-xon)được hoàn thiện
chắc chắn
4- Ván ghép chống mối mọt
5- Nắm cửa, mái nhà bằng thép
6- Tường khô chống ẩm mốc
7- Thiết bị tiết kiệm năng lượng



Hình 1.40: Nhà Katrina Cottage loại
nhà 2 tầng mái hiên tách rời khối nhà
chính

Hình 1.41: Nhà Katrina Cottage loại
nhà sàn cao độ tính đến mực nước
ngập cao nhất

50












- Đặc tính: Nhà xây trên cốt cao trên cốt lũ.
Hình 1.42
MẪU 1
- Thiết kế: Marianne
Cusato
- Phòng ngủ: 1
- Phòng tắm: 1
- Chiều cao thông
thuỷ: 2,7m
- Diện tích ở: 30m
2

- Kích thước (bao
gồm cả sân):4,2 x 9m


- Đặc tính: diện tích lớn hơn mẫu 1.

Hình 1.43
MẪU 2
- Thiết kế: Marianne
Cusato
- Phòng ngủ: 1
- Phòng tắm: 1
- Chiều cao thông
thuỷ: 2,7m
- Diện tích ở: 39m
2

- Kích thước(gồm cả
sân):4,9 x10,4m

P. NGỦ
P. KHÁCH
HIÊN
P. NGỦ P. KHÁCH
HIÊN